2014年10月08日

永久機関-perpetual motion machine∽

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#永久機関 - Wikipedia
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#不可思議 #∽ #メビウスの輪 #まやかし…


永久機関

「フリーエネルギー」はこの項目へ転送されています。熱力学におけるfree energyについては「自由エネルギー」をご覧ください。


永久機関(えいきゅうきかん、英:perpetual motion machine)とは、外部からエネルギーを受け取ることなく、仕事を行い続ける装置である。

古くは単純に外部からエネルギーを供給しなくても永久に運動を続ける装置と考えられていた。

しかし、慣性の法則によれば外力が働かない限り物体は等速直線運動を続けるし、惑星は角運動量保存の法則により自転を続ける。

そのため、単純に運動を続けるのではなく、外に対して仕事を行い続ける装置が永久機関と呼ばれる。

これが実現すれば石炭も石油も不要となり、エネルギー問題など発生しない。

18世紀の科学者、技術者はこれを実現すべく精力的に研究を行った。

しかし、18世紀の終わりには純粋力学的な方法では実現不可能だということが明らかになり、さらに19世紀には熱を使った方法でも不可能であることが明らかになった。

永久機関は実現できなかったが、これにより熱力学と呼ばれる物理学の一分野が大いに発展した。


第一種永久機関[編集]

第一種永久機関の例。時計回りに機関を回転させると、上部でおもりを乗せた棒が倒れるため、支点からの距離が長くなり、機関の右側がさらに重くなって回転が続く、というもの。

しかし実際には、機関の左のほうがおもりの数が多くなってしまい、機関は左右がつりあってしまうため、回転は停止する。


ヴィラール・ド・オヌクールの永久機関錘(図では木槌)を利用した永久機関。北フランス、1230年ごろの作図


浮力を利用した永久機関黄色い浮きの浮力(アルキメデスの原理)によってベルトが反時計回りに回ると考えた毛細管現象による永久機関毛細管現象によって細管を上った水が落下することにより反時計回りの水流が起こると考えられた。ロバート・ボイルの名前を冠してBoyle's Self Flowing Flask(フラスコ)と呼ばれる


第一種永久機関(だいいっしゅえいきゅうきかん、英:perpetual motion machine of the first kind)とは、外部から何も受け取ることなく、仕事を外部に取り出すことができる機関である。

これは熱力学第一法則(エネルギー保存の法則と等価)に反した存在である。機関が仕事をするためには外部から熱を受け取るか、外部から仕事をなされるのどちらかが必要で、それを望む形の仕事に変換するしかないが、第一種永久機関は何もエネルギー源の無いところからひとりでにエネルギーを発生させている。

これは、エネルギーの増減が内部エネルギーの変化であるという、熱力学第一法則に第一種永久機関が逆らっていることを意味している。

科学者、技術者の精力的な研究にも関わらず、第一種永久機関が作り出されることはなかった。

その結果、熱力学第一法則が定式化されるに至った。


第二種永久機関[編集]

熱力学第一法則(エネルギー保存の法則)を破らずに実現しようとしたのが第二種永久機関(だいにしゅえいきゅうきかん、英:perpetual motion machine of the second kind)である。

仕事を外部に取り出すとエネルギーを外部から供給する必要ができてしまう。

そこで仕事を行う部分を装置内に組み込んでしまい、ある熱源から熱エネルギーを取り出しこれを仕事に変換し、仕事によって発生した熱を熱源に回収する装置が考えられた。

このような装置があればエネルギー保存の法則を破らない永久機関となる。

熱エネルギーの回収を行うので熱源や周囲の温度は維持される。

そのため空気や海水塊自体の持っている熱を取り出して仕事をし、他に熱的な影響を与えない機械ともいえる。

例えば、外部の温度が20℃として、装置に熱を取り込み仕事をさせる。

その時に外部温度は20℃から19℃に下がる。

装置に仕事をさせると熱が発生するので、その熱を外部に返す事で、外部温度は19℃から20℃に戻る。

例として海水の熱により推進する仮想的な船の例で説明する。

この船では、エネルギー保存の法則により、取り出した運動エネルギー分温度の下がった海水の排水が出る。

これを船の近傍に捨てるとする。

一方では、船の推進の摩擦による熱が発生し、船の周りに温水ができる。

スクリューで海の水をかき回すと、その冷水と温水が混じり周囲の温度と均一になり、他に(熱という意味での)影響を与えないように見える。

ただし、加速時には船の近傍の海水は周りより冷たくなり、減速時には船の近傍の海水は周りより熱くはなる。

仮に第二種永久機関が可能としても、定義よりエネルギー保存は破らないため、その機械自体の持っているエネルギーを外部に取り出してしまえば、いずれその機械は停止する。

本機械は「熱効率100%の熱機関」であって、その機械自体をエネルギー源として使用できるわけではない。

第二種永久機関を肯定する実験結果は得られておらず、実現は否定されている。

第二種永久機関の否定により、「熱は温度の高い方から低い方に流れる」という熱力学第二法則(エントロピー増大の原理)が確立した。

これによってすべての熱機関において最大熱効率が1.0(100%)以上になることは決してないため、仕事によって発生したすべての熱を熱源に回収する事は不可能であるということになり、第二種永久機関の矛盾までもが確立されるに至った。

外部温度を20℃から19℃に下げて外部から熱をもらう場合、その装置の温度は19℃よりも低く、例えば10℃である必要がある。

装置に仕事をさせた後、装置の温度が10℃から15℃に上昇したとしても、15℃の装置から19℃の外部に、熱を移動させる事は普通はできない。

行うとしたら、その熱の移動にエネルギーが必要となる。

そして装置が仕事を行うにはエネルギーを使っても温度を19℃以下に保つ必要があり、ゆえに熱効率は100%未満になる。

前述の海水の熱により推進する仮想的な船の例では、「加速時に船の近傍の海水が周りより冷たくなり、減速時に船の近傍の海水が周りより熱くなる」という、熱力学第二法則に反する現象が発生する。

無論、これは現実には起こりえない。

第二種永久機関に関する思考実験としては以下のパラドックスが提案された。

これらの思考実験について検討することは、熱力学の法則をよりよく理解するものとなる。


マクスウェルの悪魔

ある2つの小さな部屋があり、その間は小さな窓で仕切られている。片方の部屋には分子レベルの小さな悪魔がおり、その悪魔はその窓を開閉できる。

その悪魔は、自分の部屋に速度の速い分子が飛び込んで来たときと速度の遅い分子が出るときに窓を開け、それ以外の場合には窓を閉める。

その結果、片方の部屋では速度の遅い分子のみ、もう片方の部屋は速度の速い分子のみに分けられ、自動的に2つの温度に差が生じる。悪魔自体は情報処理を行っており、その処理にエントロピーの増大が必要であるとされ、このパラドックスは否定されている。


ファインマンの「ブラウン・ラチェット」

この装置は、周囲の個々の分子のランダムな運動より、選択的にある方向の分子の運動量のみの流れを取り出し推進する。

実はこの装置は、周囲の温度より低い場合にのみブラウン運動からエネルギーを引き出すことができる。

生物の分子モーターの原理でもある。


永久機関のように見える装置・現象[編集]

実際に動作しており、一見して永久機関のようにエネルギーが生み出されているようにみえる装置や現象がある。

しかし、詳しく検討すればこれらは永久機関ではないことがわかる。


水飲み鳥

詳細は「水飲み鳥」を参照

鳥の形を模したおもちゃ。

頭部に相当する部分から蒸発する水が熱を奪い、鳥の上下の温度差を維持する。

鳥は頭部と胴体部をガラス管で接続した構造で、内部に揮発性の液体が入っている。

鳥はシーソーのように中心付近を支点として固定されている。

通常時は頭が起き上がっている。

頭部にある吸水性のフエルトを水で濡らすと、蒸発する水が気化熱を奪うため温度が下がり、液体がガラス管の内部を上昇する。

液体が上まで届くとバランスが崩れ、頭部が重くなって頭を垂れる。

このとき頭部が浸かる位置に水を入れたコップを置いておき、頭を垂れた時に頭部へ入った液体が流れ落ちるように調整しておくと、再び頭が起き上がる。

水がなくなるか室内の空気の湿度が100%になるまで、この運動が半永久的に続く。


スイングバイを行う宇宙船

詳細は「スイングバイ」を参照

恒星を公転している惑星などに対して、適切な方向から宇宙船を接近させると、宇宙船の恒星に対する速度を変化させることができる。

この方法は実際の宇宙探査機に用いられており、スイングバイと呼ばれている。

スイングバイで増速する際のエネルギーは、惑星の公転半径がわずかに小さくなることで、惑星の持つ位置エネルギーから供給される。

もちろん、宇宙船の質量は惑星の質量に比べてあまりにも小さいので、惑星の公転軌道のずれは事実上観測不可能なほど小さい。


永久機関と社会[編集]

永久機関を作る試み[編集]

オルフィレウスの自動輪車輪と連結した錘が移動する事によって車輪を回し続けるとされる

第二法則が確立する以前には、永久機関を作る試みが何度もなされた。

こうした歴史的永久機関には図に示したものの他に以下のようなものがあった。


アルキメデスの無限螺旋

アルキメデスが発明したとされる螺旋状の揚水装置を利用した永久機関。

まずこの螺旋の回転によって上方に運び上げた水を落とし、水車を回転させ、それを動力として螺旋を回すというアイデアである。

ロバート・フラッドの粉挽き水車としても知られている。


そのほか、

オルフィレウスの自動輪

永久磁石回転装置

などがある。


疑似科学的永久機関[編集]

熱力学の法則の確立以後も疑似科学者や詐欺師によって、永久機関が「発明」され続けている。

日本では1993年から2001年6月の間に35件の出願があり、うち5件に審査請求があったが、いずれも特許を認められていない。

一方アメリカでは1932から1979年の間に9件の特許が成立した。

近年でも2002年に一件成立している。(以上、[1]より)。

特に「第二種永久機関が実現不可能」ということは厳密にいえば依然経験則であるため、思いこみに陥りやすい隙があるといえる。

また詐欺として故意犯的に永久機関が「発明」される事も多い。

永久機関という(仮に実在するとすれば)世界最大級の発明を武器にして、科学的知識が乏しい投資家達をカモにするのである。

こうした近現代の似非永久機関の例として以下のものがある。

フリーエネルギーマシン

靖国一号

アントニオ猪木の永久機関(記者会見時に不動。原因はネジを一本締め忘れとの弁明だったが、二度と世に出ることはなかった。

後年に効率99%の発電機を立ち上げたことにより、事実上の永久機関完成撤回宣言)

ジェネパックスの水から発電するウォーターエネルギーシステム


熱力学の法則を回避した「永久機関もどき」[編集]

上述したように、熱力学の法則があるゆえ永久機関を作ることはできない。

しかし、第一法則、第二法則とも、外部から何のエネルギーも受け取っていないという仮定のもとでのみ成立している。

したがって外部からエネルギーが受け取れるという状況下では、「永久機関もどき」を作ることができる。

例えば周囲の照明や熱、機械の中の気圧や化学変化など、観察者が認識しにくいものをエネルギー源として利用すると「一見何もエネルギーを供給していないように見える」ものを作ることは出来る。

例えば水飲み鳥は温度差をエネルギー源として利用しているが、観察者がそれを認識しにくい状況の場合、永久機関と誤解する場合が有り得る。

真の意味での永久機関は実現不能なので、永久機関で特許を取得するのは困難である。

このため以上のような抜け穴を利用して「永久機関もどき」を実現したと主張する疑似科学的発明が後を絶たない。

こうした似非「永久機関もどき」の一例として、中松義郎によるドクター中松エンジン(エネレックス)が挙げられる。

ドクター中松の主張によれば、この装置は外部から「宇宙エネルギー」を摂取することによって動くので、この装置の存在は熱力学の法則と矛盾しない。

しかし「宇宙エネルギー」とは何かの説明がなく、実際には太陽電池のようなものを組み合わせたものであると言われている。

また、単にラジオメーター(ラジオメーター効果)ではないかとも思われる。


フィクションに登場する永久機関[編集]

フィクション作品においては、エネルギー源に関する設定問題の解決や、科学常識の通じないオーバーテクノロジーの象徴などとして、様々な永久機関が登場している。

また公言されていなくとも、エネルギー切れやエネルギーの補給といった描写が存在しない機械・装置もそれに準じたものが装備されているといえる。

実現不可能な機関であることはもちろんだが、それ以上に現代科学では実現不能な「超技術」を支える存在として詳細が明らかにされていないことが多い。

または魔術などオカルトめいた要素を加えた作品独自の科学分野が設定されていることもある。




永久エネルギー炉(人造人間のエネルギー源)(『ドラゴンボール』)

エレクトロン・ポンプ(『神々自身』)

S2機関(『新世紀エヴァンゲリオン』)

イレーザーエンジン(『ファイブスター物語』)

フルカネルリ式永久機関(『魔装機神 THE LORD OF ELEMENTAL』)

先進波発生装置(第二種永久機関)(『パラケルススの魔剣』)

マザーシステム、情報制御理論(第二種永久機関)(『ウィザーズ・ブレイン』)

アンチプロトンリアクター(半永久機関)(『ZONE OF THE ENDERS』)

モーメント(『遊☆戯☆王5D's』)

GNドライヴ(半永久機関)(『機動戦士ガンダム00』)

クーアシステム(完全核融合炉、永久内燃機関)(『スカーレット・ウィザード』)

プロギア(『プロギアの嵐』)

「人力永久機関」茗荷谷ドライヴ(人力動力なので永久機関ではない)(『くまうた』)

対固定単極子循環炉「カーソン・リアクター」(第二種永久機関)(『A/Bエクストリーム』)

エターナルサイクラー(『ダンボール戦機』)

刻鋼式心装永久機関(『Zero Infinity -Devil of Maxwell-』)


インターネットスラングとしての永久機関[編集]

Edy又はnanacoへのクレジットカードでのオンラインチャージと収納代行の繰り返しにてポイントを荒稼ぎすること。

但し、現在ではカード会社によりポイント付与対象外にしたり、収納代行自体を中止している(Edyにおいては、2008年に収納代行を終了している)。

コンピューターゲームにおける永久パターン。

この節の加筆が望まれています。


フリー・エネルギーを扱った作品[編集]

『スライヴ THRIVE』2011年のアメリカ映画


その他[編集]

以上とは別に、例えば原子力艦は通常の任務や作戦行動においては燃料切れを気にすることなく行動できるが、これを「原子力によって無限の動力を持ち…」と、比喩として言われることもある。

太陽電池つきや自動巻き式の腕時計なども、「半永久的に作動し続ける」と説明書に書かれている。

もちろんこれらは永久機関とは関係が無い。


参考文献[編集]

アーサー・オードヒューム『永久運動の夢』高田紀代志・中島秀人訳、朝日新聞社〈朝日選書 328〉、1987年4月。ISBN 4-02-259428-4。

小野周『エネルギーで語る現代物理学 永久機関から現代宇宙論まで』 講談社〈ブルーバックス〉、1992年7月。ISBN 4-06-132928-6。

後藤正彦『永久機関の夢と現実 特許庁審判官の明かす永久機関の問題点!』 発明協会、1988年1月。ISBN 4-8271-0246-5。

小山慶太『永久機関で語る現代物理学』 筑摩書房〈ちくまプリマーブックス 81〉、1994年6月。ISBN 4-480-04181-8。

中山秀太郎『機械の再発見 ボールペンから永久機関まで』 講談社〈ブルーバックス〉、1980年4月。


外部リンク[編集]

ウィキメディア・コモンズには、永久機関に関連するメディアがあります。

永久機関の話[リンク切れ]

永久機関への挑戦--エネルギー保存則への道

オルフィレウスの永久運動機械 - その歯車は回り続けたか

http://ja.wikipedia.org/w/index.php?title=永久機関&oldid=53037333」から取得

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否定された仮説
アントニオ猪木
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電解質代謝… electrolyte metabolism

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電解質代謝


電解質代謝(でんかいしつたいしゃ、英:electrolyte metabolism、独:Elektrolytstoffwechsel)は、溶媒中に溶解して伝導性をもった物質が生体個々の細胞に出入りし、生体内に分布する動態をいう。


ミネラルコルチコイド(電解質ホルモン)の代謝効果。ナトリウムポンプの機構を含む

グルココルチコイドとミネラルコルチコイドの代謝経路


概要[編集]

電解質は水などの溶媒に溶解してイオンを形成し、溶液に伝導性をもたせる物質である。

通常の溶媒は水であり、生体内でも水が溶媒となる。

電解質溶液、融解電解質などのイオン導電体が1対の電極により化学変化を起こすのが電解で、電解反応は、陽極では金属溶解、酸素発生などの酸化反応を示し、陰極では金属析出、水素発生などの還元反応を示す。

電解において流れる電気量と反応する物質量は比例し、ファラデーの電気分解の法則が示す通り1g当量(1化学当量に相当する質量)の物質を反応させるために要する電気量はいかなる種類の物質でも一定である。

塩化ナトリウム(食塩)NaCl という電解質を摂取した場合、生体内ではナトリウムイオンNa+と塩素イオンCl-とに解離して存在するが、これらのイオン自体を電解質ということが多い。

生体内の電解質にはナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、塩素、リン酸、炭酸などがある。

電解質代謝は電解質が生体において出入り、分布する動態をいい、鉱質代謝 mineral metabolism を含む。

糖、タンパク、脂質などの代謝は主に生体内における物質の生合成や分解を指すが、電解質代謝では電解質自体は変質しない。

また化学用語としての電解質は食塩、水などに溶解し、イオンを発生する化合物を指すが、医学上はナトリウムイオン Na+や塩素イオン Cl-自体を指して電解質ということが多い。

電解質の体内動態は水の動態により規定されやすく、電解質代謝には水代謝も密接に関係する。

電解質代謝は生体の内分泌、腎臓、神経により多様に調節されて体内での恒常性維持機構が守られる。


ミネラルコルチコイド[編集]

ミネラルコルチコイド(英:mineral corticoid、独:Mineralokortikoid)は電解質ホルモン、鉱質ホルモンとも呼ばれ、副腎皮質球状層から分泌されるステロイドホルモンのうち、電解質作用をもつものをいう。

代表的なものにアルドステロンがあり、ナトリウムイオン Na+やカリウムイオンK+のバランスを調節する。

腎臓の遠位尿細管が最も重要な標的器官となるが、同様の作用は消化管、唾液腺、汗腺に対しても起こる。

ミネラルコルチコイドは Na+の再吸収、K+の分泌、アンモニウムイオンNH4+としてのプロトンH+の分泌を促進する。

K+や H+の分泌増加は、Na+の再吸収増大により負の粘膜ポテンシャルが増加することで起こるため、ミネラルコルチコイドが過剰になると細胞外の[Na+]増加、細胞外液の増大が起こり、血清[K+]の減少を伴うアルカローシスが発生する。

細胞外液増大により血圧は上昇する。

ミネラルコルチコイドの生成、分泌はレニン-アンギオテンシン-アルドステロン系により調節され、副腎皮質刺激ホルモンの関与は少ない。


主な電解質[編集]

ナトリウム[編集]

ナトリウム sodium, Na;Na+は生体に不可欠な無機質の一種で、細胞外液の主な構成イオンである。

成人の体内に約100g存在し、その約50%が細胞外液に、約40%が炭酸塩、リン酸塩として骨に存在し、他は細胞内液に含まれる。

主な機能に体液浸透圧の保持、体液pHの維持、神経の電気的活動作用、水やブドウ糖の吸収などがあり、筋肉、神経の興奮抑制、骨形成などに関与する。

塩化ナトリウム(食塩)としての摂取目標は10g/日以下とされ、過剰摂取は高血圧症の危険因子となる。

ナトリウム代謝では主にアルドステロン、バソプレシン、腎糸球体濾過量、食塩摂取量などが調節因子となる。


カリウム[編集]

カリウム potassium, K;K+はナトリウムと同族のアルカリ金属で、全ての細胞に含まれる無機質であり、生体に必要不可欠な元素である。

細胞内液に高濃度に存在し、その分布は細胞内液に約90%、骨内に約8%、細胞外液に約2%である。

カリウムはナトリウムとともに体液浸透圧や酸塩基平衡の維持に関与する。

また、神経、筋活動に必要とされ、心筋の収縮に重要な役割を果たす。

慢性腎炎、尿毒症では高カリウム血症が起きる。

反対に副腎皮質機能亢進症などでは低カリウム血症が起き、筋の興奮性が低下、心筋の伝達に異常を来す。

体タンパク質が崩壊すると排尿によるカリウム排泄量が増加する。

カリウムは植物性食品に多く含まれ、通常の食事では摂取量の不足はない。

カリウム代謝はアルドステロン、腎糸球体濾過量、カリウム摂取量などに規定される。


カルシウム[編集]

カルシウム Ca;Ca2+は体内に最も多く存在する無機質で、ほとんどが骨、歯に存在する。

日本人のカルシウム所要量は600mg/日とされ、慢性の欠乏は下痢などによっても起こるが、骨を脆くし、骨折を招き、歯の発育、成長を妨げる。

またカルシウムは血液pHの維持、血液凝固作用、心筋の収縮作用にも関与する。

血中のカルシウム濃度が急激に低下すると四肢にテタニーによる攣縮が起きる。

カルシウム代謝にはカルシウム摂取量の他、副甲状腺ホルモン、腎機能、ビタミンD代謝が関与する。

低カルシウム血症はカルシウム摂取不足より副甲状腺ホルモンの欠乏に起因することが多く、またカルシウム吸収を高めるビタミンDの欠乏を伴うことが多いため、くる病(佝僂病)を引き起こしやすい。

副甲状腺ホルモンが過剰であれば、高カルシウム血症が発生する。

カルシウムに対しリンが過剰である時にはカルシウムの吸収は妨げられる。


マグネシウム[編集]

マグネシウム Mg;Mg2+は生体に不可欠な無機質の1つで、生体内では約半量がリン酸塩として骨に存在する。

アデノシン三リン酸(ATP)の関与する酸素反応、リン酸結合の化合物に作用する酵素反応を促進し、エネルギーを伝達する反応系、さらに刺激による神経の興奮抑制、刺激による筋の興奮促進に関与する。

植物の葉緑素成分、動物の筋などに存在し、通常の食事では摂取量の不足は起こりにくいが、欠乏するとカルシウム代謝を妨げ、骨形成に障害を起こす。

乳幼児ではマグネシウム吸収不全などによる低マグネシウム血症により痙攣が起こることがある。


ナトリウムポンプ[編集]

ナトリウムポンプ(英:sodium pump、独:Natriumpumpe)は細胞膜に存在するイオン交換ポンプ ion exchange pump の一種で Na+/ K+交換ポンプ sodium-potassium exchange pump ともいい、Na+と K+を交換的に能動搬送する分子機構である。

実体は Na+、K+、Mg2+により活性化するATP分解酵素、Na+/ K+- ATPアーゼである。

活性化により酵素分子のコンフォメーション変化を起こし、Na+を細胞外へ、K+を細胞内へ転移する。

強心配糖体ウアバインにより特異的に阻害される。

Na+と K+の連結比は多くの場合およそ3対2で、通常、起電性 electrogenic ナトリウムポンプとして働く。


電解質代謝異常[編集]

各イオンの濃度が一定の範囲を超えて上昇、低下を示す各種病態を電解質代謝異常という。

ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムの他、塩素、リン酸、炭酸などが重要な電解質代謝を営むが、次のようなものが、電解質代謝異常とされる。

高ナトリウム血症

低ナトリウム血症

高カリウム血症

低カリウム血症

高カルシウム血症

低カルシウム血症

高マグネシウム血症

低マグネシウム血症

高クロル血症

低クロル血症

高リン血症

低リン血症


高クロル血症、低クロル血症はそれぞれ高塩素血症、低塩素血症とも呼ばれ、高リン血症、低リン血症はリン酸に関わるものである。

また多くの場合、電解質代謝異常は水代謝異常を伴い、水・電解質代謝異常と呼ばれる病態での発生、もしくはこれへの進行が多く見られる。

電解質代謝が正常に機能するためには、浸透圧調節に寄与する視床下部下垂体後葉系、視床下部飲水中枢(渇水中枢)の2系統に加え、摂食調節に寄与する視床下部摂食中枢が正常に作動することも必要である。


水代謝[編集]

水代謝(英:water metabolism、独:Wasserstoffwechsel)は水が生体内に出入りし、分布する動態をいう。

水分は地球の全生体に不可欠な成分で、人体においては体構成成分の60 - 70%を占め、含量は年齢、性別、脂肪量により差がある。

人体内の水分は飲料水、摂取食物中の水(食品の水分含量は果実・野菜類で80 - 95%、肉・魚類で60 - 80%、穀・豆類で12 - 16%)、代謝水が給源となる。

水は体内で栄養素の運搬、代謝の媒体、浸透圧の維持、老廃物の搬出、体温調節など様々な生理的役割を果たす。

正常な場合の水代謝は抗利尿ホルモン(ADH)分泌と口渇感による飲水で調節される。

この調節に関与する受容体は、前視床下部に局在する浸透圧受容体osmoreceptorと左心房の容量受容体である。

水過剰の状態ではADH分泌は抑制され、濃度の低い尿が多量に排泄されて体内の水分は減少し、口渇感が抑止されて飲水量は低下する。

これと反対に水欠乏状態ではADH分泌が促進されて尿量は減少し、口渇感が刺激されて飲水量が増大する。

また水代謝には腎機能に関するものの他に不感蒸散、消化管からの水分排泄があり、さらに副腎皮質や甲状腺の機能、腎における尿素やナトリウムの負荷量なども関与する。

病態として、ADHの欠損した尿崩症では高度の多尿とそれに伴う多飲があり、また心因性多飲症では多飲に続発する多尿が認められる。

この他、各種の多尿性疾患や浮腫性疾患も水代謝に異常を来した病態で、ADH不適合分泌症候群(SIADH)などで体内の水が他の溶質、特にナトリウムに対して過剰になった病態が水中毒である。


不感蒸散[編集]

不感蒸散(英:insensible perspiration、独:insensible Wasserverdunstung)は、単位時間に単位面積の皮膚を拡散により通過する水分量を指し、不感蒸泄ともいう。

発汗によるものは含まない。皮膚表皮の角質層には水分はほとんど含まれないが、深層は組織液に浸り、水分は角質層を拡散して皮膚表面に達する。

これにより成人の日常生活では600ml/日の水分が体外へ失われる。

本来、不感蒸散は皮膚からの拡散によって失われる水分のみを指すが、不感水分損失 insensible water loss と同義に用い、呼吸気道から失われる水分を含めることがある。


浸透圧調節機構[編集]

ヒトの血漿浸透圧濃度は289±4mOsm/kg・H2Oに保持され、この変動範囲は±10mOsm/kg・H2O以内である。

ヒトを含む哺乳動物には体液の浸透圧を一定に保つ浸透圧調節機構(英:osmoregulatory system、独:osmotische Druckregulation)がある。

浸透圧調節機構には、視床下部下垂体後葉系と視床下部飲水中枢(渇水中枢)系という2つの独立した系がある。

下垂体後葉系は抗利尿ホルモン(ADH)を介するため、ADH系とも呼ばれる。

視床下部視束上核、室傍核には浸透圧の変化を敏感に感受する浸透圧受容体を含む神経細胞群があり、その軸索は下垂体後葉に至り神経終末を形成する。

ADHはこの神経細胞群で合成され、軸索流により神経終末へ達し、顆粒として貯えられる。分泌刺激には浸透圧変化の他、アンギオテンシン系によるものがある。

他方、視床下部にはADH系と別に飲水・喝水を統合する部位があり、細胞外液浸透圧上昇、循環血液量減少に刺激され、飲水の衝動や欲求が生じる。

この飲水中枢(渇水中枢)は直接、アンギオテンシンII の刺激を受ける。

体液浸透圧 body fluid osmotic pressure は、この下垂体後葉系(ADH系)および飲水中枢(渇水中枢)系の2系統協同の機構により一定に保持される。


第3因子[編集]

第3因子(英:third factor、独:dritter Faktor)は利尿ホルモン diuretic hormone ともいう。

腎は体液のバランス保持のため様々な機能を司るが、その1つにナトリウム排泄の調節作用がある。

この調節作用には糸球体濾過値、アルドステロンの2つの因子があるが、1961年、De Wardener らは尿細管におけるナトリウム再吸収を抑制するナトリウム利尿因子の存在を主張し、第3因子と名づけた。

後に第3因子は近位尿細管での水、ナトリウム再吸収を抑制することは解明されたが、その因子についてはいまだ不明瞭である。

第3因子は単一の存在ではなく、複数あると推測されている。


関連項目[編集]

内分泌学


参考文献[編集]

『南山堂 医学大辞典』 南山堂 2006年3月10日発行ISBN 978-4-525-01029-4

『改訂 調理用語辞典』全国調理師養成施設協会編集発行 調理栄養教育公社発売 1999年4月2日発行ISBN 4-924737-35-6


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イオン
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electromagnetic wave 電磁波

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#ккк #ррр #WW123 #電気テロ #電波テロ #戦争 #一揆

#electromagnetic #wave
http://www2.nsknet.or.jp/~azuma/e/e0037.htm#ism

「electromagnetic wave」の検索結果
http://search.mobile.yahoo.co.jp/onesearch?fr=m_top_y&p=%65%6C%65%63%74%72%6F%6D%61%67%6E%65%74%69%63%20%77%61%76%65


electromagnetic wave 電磁波

ここに電波の帯域区分をまとめた。

国際電気通信条約無線規制により定められる電波の帯域区分名である。

無線通信は,既存の技術/機器との干渉や,各国の規制などによって,利用できる周波数帯が限られている。

欧米諸外国では,電波使用料徴収に際してオークション制度が導入されている。

2005年2月3日,総務省での『携帯電話用周波数の利用拡大に関する検討会』第8回会合でこれまでの議論の内容をまとめた意見案が明らかにされた。

対立する分野では両論を併記している。


時間・空間電波伝搬推定法

無線通信における電波伝搬の基本特性である『電波の到来角度』と『電波の到来遅延時間』を推定する技術。

電波伝搬特性を高い精度で推定できることから,

市街地から郊外まで都市構造が異なるさまざまな環境下で効率よく携帯電話サービスを提供するのに役立つ。

Very Low Frequency(VLF) 超長波 ミリアメートル波

周波数3kHz〜30kHz,波長100km〜10km。

水中での減衰率が少なく,潜水艦での通信に用いらる。


Low Frequency(LF) 長波 キロメートル波

周波数30kHz〜300kHz,波長10km〜1km。

航空移動通信と無線航行で用いる。


Medium Frequency(MF) 中波 ヘクトメートル波

周波数300kHz〜3MHz,波長1km〜100m。

ラジオ放送や無線航行に向く。


High Frequency(HF) 短波 デカメートル波

周波数 3 MHz 〜30 MHz,波長 10〜100 m。

13.56MHz を利用したワイヤレスのシステムは,日本では1998年に制度化され,駅の自動改札や入退室管理で利用されている。


Very High Frequency(VHF) 超短波

周波数 30 MHz 〜300 MHz,波長 1〜10 m。

280MHz 帯はポケベルに使われる周波数で,電波透過性などの優位性が高く,50km は飛ぶ。


Ultra High Frequency(UHF) 極超短波

周波数 300 MHz 〜3 G MHz,波長 10〜100 cm。

800MHz帯  NTT ドコモが使用する PDC,KDDI が用いている CDMA のほか,地域防災無線,航空機無線電話,パーソナル無線などが配置されている。

NTT ドコモと au の利用は,上り下りの周波数帯が国際標準と逆になっている。

2004年8月,総務省は,2012年までに再編を実施する方針を発表。

2005年2月,それまで NTT ドコモが 875〜885MHz を,KDDI および沖縄セルラー(au)が 860〜870MHz 帯を使っていたが, 前者に 830〜845/875〜890MHzを,後者に 815〜830/860〜875MHz を割り当てる案が発表された。

これは,2012年7月までに諸外国と整合性がとれた形で周波数帯の整理整頓を目指すもの。

ちなみに,2004年8月6日から9月6日にかけての意見募集では,32,851件の意見が寄せられ 800MHz 帯を新規参入を求める事業者にも割り当て競争促進を求める意見が多かったが,このほとんどがソフトバンクBBおよび日本テレコムから両社の利用者に対して意見提出を呼びかけたメッセージ以降に提出されたものらしい。

また,ソフトバンクBBが9月6日の締切り間際になって,ヤフーBBユーザーに対して総務省へのパブリックコメントを呼びかけるメールを送信したため,個人情報の取扱いを定めた『電気通信事業における個人情報保護に関するガイドライン』に違反するとして行政指導がとられている。


900メガヘルツ帯

電波が遠くまで届きやすく,建物などの障害物にも強いことから,携帯無線通信において最適な『プラチナバンド』と呼ばれている。

2012年2月29日,総務省・電波監理審議会は900メガヘルツ帯の一部がソフトバンクモバイルに割り当てられることを認定。


1.7GHz帯

携帯電話には 1.8449GHz〜1.8799 GHz 帯が新たに割り当てられる。

このうち 1.8449GHz〜1.8599GHz の 15MHz 幅を全国バンド,1.8599GHz〜1.8799GHz の 20MHz 幅を東名阪バンドとして割り当てを行なう。

全国バンドは最大2者の新規参入希望者に対して,当初 5MHz ずつ割り当てを行なう。

その後,割り当てた周波数の 1MHz あたりの利用者数が50万を超えた場合には,5MHz の追加割り当てが可能。

東名阪バンドに関しては,新規・既存業者を問わず,周波数の逼迫に応じて 5MHz 幅ずつ割り当てる。


2GHz 帯

電波天体を基準として地球の自転軸の方向・自転角度を観測する地球姿勢観測や,月軌道以遠へ投入される人工衛星(深宇宙飛翔体)からの信号伝送に使用されている。

第3世代携帯電話が隣接して割り当てられており,観測システムに影響を及ぼしている。

携帯電話に 2.015〜2.025GHz までの 15MHz 幅が新たに割り当てられる。

2.4GHz 帯は 802.11b,コードレス電話,電子レンジ,Bluetooth,IEEE 802.11/11b などの無線 LAN,ISM やアマチュア無線,産業科学医療用(ISM 帯)として開放され,ユーザーが免許不要で無線局を開設できる。

情報通信審議会は2001年9月25日,直交周波数分割多重(OFDM)方式を利用することで伝送速度を 10Mbps から 20Mbps まで増速し,高指向性アンテナを利用することで電波の届く距離を3倍近く延長することを総務省に対し答申。

総務省では,関係省令の整備を行なうため11月21日に電波監理審議会に諮問した。

携帯電話には1社あたり 20MHz×2(上りと下り)で最大3社分が確保され,現在は 15GHz×2という形で運用されている。


XGP

2.5GHz帯の通信サービス。

2011年6月3日,総務省は開設計画の変更を認定。

帯域幅を 10MHz から 20MHz に拡張し,TD-LTE との親和性も高めた“高度化 XGP”を採用。

これまで XGP の特徴の1つとしていた,上下対称の通信速度を改め,上りと下りとで通信速度の異なるサービスを提供。

基地局設置数を1万9972局展開する計画だったが,1万2693局に減らした。

加入数は2012年度末までに239万回線を見込んでいたが,新計画では52万回線まで下方修正する。


Super High Frequency(SHF) センチ波

周波数 3 G MHz 〜30 G MHz,波長 1〜10 cm。

中継や衛星放送などに使われている。

また 5.8 GHz 帯は日本のみならず,国際的に様々な ITS サービスに使われる傾向にある。

5GHz 帯は屋外の無線アクセスシステム用として2002年秋に国内で新たに制度化され,屋外でも利用可能で,通信事業者向けに免許制で提供されている。

ただし,基地局と加入者局間のアクセスに限定されており,中継用の通信回線として使用できないため,この規制緩和が求められている。

25GHz 帯を利用した,高速無線インターネットシステムについて情報通信審議会が2001年9月25日に答申を行なった。

最大伝送速度 420Mbps で,家庭内ネットワークだけでなく,屋外でのホットスポットインターネットサービスなどが想定されている。


Extremely High Frequency(EHF) ミリ波

周波数 30 GHz〜 300 GHz,波長 1〜10 mm。 電波望遠鏡などで使用される。


60GHz 帯

波長が1mm から 10mm の範囲内にあるミリ波帯で,日本国内では57〜66GHzの周波数帯域(免許不要バンド)が使用可能となっている。

60GHz 帯の標準規格では,57.24〜59.40GHz,59.40〜61.56GHz,61.56〜63.72GHz,63.72〜65.88GHz の4つのチャンネルが割り当てられている。

2011年9月,電波法が改正され,4つのチャンネルすべてが免許不要で利用可能となった。


テラヘルツ電磁波(T 線)

マイクロ波に近い赤外領域で,波長は約 1/10mm。

細胞内の原子から電子を分離させるだけのエネルギーがないため,細胞の突然変異を引き起こす心配がなく,X 線よりはるかに安全で,医療用画像処理に最適と考えられている。

また,壁や大気中の水分に吸収されるためセキュリティーを確保でき,建物ごとに分離・独立できる。 空港の荷物検査や,化粧品業界で肌の保湿剤の効果測定,新しい形の無線通信などへの利用が考えられている。


InfraRed(IR) 赤外線

波長が 0.75〜100μm の光線,様々な通信に使われる。


可視光

これを使ってデータを無線送信する可視光通信(VLC)は,天井の照明から室内の機器にデータを送るといった用途が考えられ,病院など電磁波が使えない場所でもニーズがあるらしい。


UltraViolet ray(UV) 紫外線

紫より波長が短い光線,波長で UVA と UVB に分けられる。

UV-EPROM の消去などに使われる。


UVA 波長 320〜380 Å(32〜38 nm)

UVB 波長 290〜320 Å(29〜32 nm)

DUV(深紫外線)


Extreme Ultraviolet(EUV) 極紫外線

波長が 10nm 前後の光。

DUV よりも波長が短く,より細かな回路パターンを焼き付ける事が可能。

光源としては,レーザー生成プラズマ,ガスジェット方式などがある。



電波の再配分に伴う給付金制度

無線 LAN や情報家電など新たに電波を利用するシステムやサービスを利用に際,既存の中継用固定局などが周波数を返上するために,使える設備を処分しなければならないなどの損失が発生する。

これを補償するために給付金の負担は,新たな電波の利用者に求めていくという,日本の制度。


電波利用料,電波利用料制度

平成5年度は総額74億円であったものが平成15年度は536億円(83%は携帯電話関連)。

2004年12月,総務省は情報家電からも電波利用料を徴収するかどうか検討していると発表。

情報家電で使用する電波は現状,免許が不要であり,電波利用料は課せられていないが,専用波ということになれば,利用料を支払うべき,との声が同省から出ている。


Industrial, Science, Medical(ISM)

2.4GHz帯を使って,電子レンジや医療用のマイクロ波治療器,工業用の減圧乾燥機,店舗の万引き防止システムなどに利用されている。

電子レンジは 2.4GHz 帯の広い範囲にわたって比較的大きいレベルで電磁波を漏洩している機種がある。

マイクロ波治療器からは他の ISM 機器や無線 LAN システムよりも非常に大きなレベルの電磁波が放射されており, 特に 2,450 〜2,462MHz 付近のレベルが高く,屋内に共存させた場合,DS-SS 方式や FH-SS 方式への影響が大きい。


電磁波による健康障害

磁界の強さは,超低周波 50〜60Hz 高圧送電線の直下(数十m)で最大 20μテスラ。

通常は1μテスラ前後で,ほとんどの一般家庭の平均磁界は 0.1 μテスラ前後。

人体吸収の技術基準値 SAR 値は,米国 1.0W/kg,日本 2.0W/kg,ドイツ 0.6W/kg 以下と定めている。

ちなみに PHS は 0.03W/kg である。

1970年代末からアメリカやスェーデンで健康への影響を指摘する発表が相次いだ。

日本では,1993年に通産省資源エネルギー庁は人の健康に有害な影響がある証拠は認められないとの報告書をまとめた。

1996年 WHO は国際電磁波プロジェクトを組織し,10年計画で研究の推進と新しい基準作りを開始。

上記に参加した,国立環境研究所による全国疫学調査の中間解析では,超低周波の電磁波(平均 0.4 μテラス以上)では子供の白血病の発症率は2倍以上になるとの結果が出ている。

これは,日本各地の15歳以下の白血病患者約350人と健康な子供約700人を対象に,室内の電磁波を1週間連続で測定。送電線までの距離,電気製品の使用状況,家庭の平均磁界の強さと発症率を統計処理し関連を求めたもの。

通常の環境では 0.1 μテスラだが,0.4 μテスラ以上のだと発症率が2倍以上に増える傾向が出た。

送電線電磁界の健康被害としては,カリフォルニア州保健局が行ってきた調査の最終報告書(近く公表予定)は,小児の白血病,成人の脳腫瘍,筋萎縮性側索硬化症,流産と電磁界との間には50%以上の確立で因果関係があると推定している。

2002年にイタリアで行なわれた研究では,バチカン放送局がローマに設置している複数の強力な送信機から半径約 3km の範囲で,住民の白血病死亡率が劇的に高かった。

同年,カリフォルニア州保健局は,送電線,配線,機器から発生する電磁波のリスクについて,そ研究すべてを見直し,有害性を示す確かな証拠は発見できなかったと発表。

しかし,電磁波が小児性白血病,成人の脳腫瘍,ルー・ゲーリッグ病(筋萎縮性側索硬化症)と関連している可能性は除外できなかった。

2004年8月,韓国の科学者チームが,AMラジオ放送局の送信塔の周辺地域では,他の地域よりも白血病死亡率が70%高いと発表。

職業・環境医学の国際アーカイブ誌の最新号に掲載。

調査は 100kw 以上の出力でAMラジオの電波を送信している塔がある10地域の死亡率を,送信施設のない対照地域と比較。

ガン全体についても,2km 以内では死亡率が29%高かったという。
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